高功率光纖激光器即將在軍事領域大展身手

寂靜天花板

美國空軍計劃2017年對洛馬研制的3萬瓦光纖激光系統進行的驗證，是一個重要步驟。不過，與光纖激光器形成競爭的固態激光器，其功率在驗證中已經超過10萬瓦，技術成熟度較高，被軍方認為是潛在的、可實現盡早部署的定向能武器。
8 G. N" C6 L. [7 H: i        洛馬公司已經開始生產光纖激光器模塊，用于功率6萬瓦的激光武器系統。今年4月，洛馬公司獲得價值2500萬美元的合同，用于制造和試驗模塊化激光器，該激光器將集成到陸軍所屬、波音研制的高能激光移動驗證機(HEL MD)上。洛馬公司的高級研究員Rob Afzal 表示，“我們公司將在2016年底向用戶交付激光器。”之前，洛馬公司利用內部資金制造了一個功率3萬瓦的激光系統，在保持波束質量和電驅效率的同時，驗證用多個光纖激光器合成波束的可行性。Afzal介紹，模塊化技術能夠將激光器進行規模集成，提升功率級別達10萬瓦以上;在2017年的演示結束后，陸軍計劃僅僅是通過增加激光器模塊，將HEL MD升級到10萬瓦。
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) S) c$ ~& t% ~4 L; H與利用平板激光晶體作為獲取媒介的固態激光器相比，通過二級泵浦形成的長時間光學光纖而生成的激光波束，具有更高質量的波束、更高效的電動效率，但功率量級卻低一些。光纖激光的波束由多個光纖高效組合而形成單一的高功率波束。洛馬公司宣稱，該公司研制的激光系統效率達到了40%，降低了整個武器系統對功率生成和冷卻的要求。Afzal表示，基于波束組合的光纖激光器，功率更大、波束質量更高，從而能夠在更遠的距離范圍外，向目標發射更多的能量。這樣，就能夠提高作戰距離或減少失敗幾率，從而使激光武器系統能夠實現對多個目標的“射擊-觀測-射擊”。洛馬采用的是光譜波束合成技術。每一個光纖激光模塊的輸出，波長會有些稍微的不同。衍射格柵通過將波束一個在一個上面地排列進行波束合成，形成一個單頻的高功率波束，類似棱柱分解光的逆過程。
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        與其它高功率激光器采用的一致波束合成技術相比，光譜波束合成技術能獲得最高的“桶中功率”效率;“桶中功率”效率是一種波束質量測量方法，是投送至目標區的功率的函數。Afzal說，“同相陣列的問題是旁瓣;旁瓣功率不會對目標產生效果;同相意味著高效，但會增大復雜性。我們認為，這種類型的功率和戰術使用不是我們所追求的。我們追求的是最簡單、最簡潔的方法。”
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7 z2 y& u. C; ^- R3萬瓦的“阿拉丁”演示系統有大約100個光纖激光模塊。陸軍6萬瓦原型機所包括的光纖激光器，數量更少、功率級別更高。Afzal解釋到，“幾乎一個光纖激光器功率為1千瓦，還能夠增加5-10%的能量。這是光譜波束合成技術的最大優點。”每一個激光器模塊的末端，是一個傳送光纖;該光纖就是波束合成匣的末端。波束合成后的輸出，是一個單頻的高功率波束，該波束被發送至武器系統的激光波束指揮塔。
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$ v% D8 q) D* ^' q: C        演示系統的目標之一，就是掌握激光器的制造方法并獲得其組元的工作壽命。生產型激光器的模塊，魯棒性更高、易于安裝到戰術平臺上，功率超過10萬瓦。安裝于卡車的HEL MD，已經對1萬瓦的、工業化光纖激光器，試驗了其對迫擊炮和無人機的作戰能量，但是作用距離和殺傷力還有限。在2017年完成6萬瓦系統的驗證后，計劃于2022年進行10萬瓦激光武器系統的試驗。

        洛馬自主進行光纖激光器的研制，是出于對高波束質量的需求，但所采用的元件是商用光學光纖和泵浦二極管等。激光器領域已經發生了兩項變革：遠程通信和工業化切割/焊接。洛馬充分運用了這兩項變革技術，研制了一類新型的激光器 。商用光纖激光器具有更高的可獲得功率，可達每光纖1萬瓦，但波束質量不適用于波束合成。到目前為止，激光武器的大多數點火試驗，使用的都是商用激光器，但是能夠通過在一個公共點瞄準多個波束，也就是通過部分重疊實現功率增大。美國海軍3萬瓦激光武器系統的原型機就是這么處理的，該原型機已經在部署于波斯灣的兩棲船塢運輸艦“龐塞”號上進行了部署，開展作戰評估。
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“雅典娜”武器原型機，采用了“阿拉丁”光纖激光器，在試驗中使一輛卡車的發動機失效。 模塊化光纖激光器的優勢是，規模可變、易于冷卻和包裝。采用模塊化設計時，可以通過在機架上增加更多的模塊，變化規模、增大功率。每一個模塊均單獨冷卻;增加模塊，就相應增大冷卻系統的規模，但復雜度并不增加。系統是并行的，而不是串行的。之前，我們常常會遇到規模調整問題，當激光器的功率增大、平板尺寸更大時，無法解決熱的冷卻問題。
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        模塊包裝的靈活性，是光纖激光器的另一個優點。模塊可以垂直或水平架放，或者放在兩個機柜中。所有模塊相互獨立，光纖發送功率。空軍研究實驗室(AFRL)目前正在為第六代戰斗機尋求激光武器系統;在第六代戰斗機上，激光器模塊將在整個飛機上呈分布式安裝，波束由牢牢穿越機體的光纖進行傳送，所有光纖在機身表面形成一個共形陣。
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鑒于已經開始為陸軍制造激光系統的緣故，因此，洛馬公司也正在研究如何將光纖激光器技術應用于其它需求。洛馬公司正在尋求如何像陸軍的戰術平臺一樣，將激光器系統包裝，為戰艦研制一個武器模塊或將系統安裝到飛機的吊艙中。
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一個潛在的應用，是 AFRL 計劃的自保護高能激光器驗證(“盾”)項目，該項目預計很快將發布征詢。“盾”項目的目標是：2020年底，為戰斗機驗證一個能夠反導的自防御吊艙;2022 年底，研制一個作用距離更遠、功率達 10 萬瓦的系統。空軍系統將激光器技術用于自防御吊艙，能夠進行功率的規模縮放，對抗大型飛機(包括用于特種作戰的武裝運輸機)掛裝的進攻性武器。

Afzal 表示，“‘盾’項目的技術水平是我們目前可以達到的，我們將尋求對其改進已更貼近空軍的要求，但不是下一代系統的概念。”不過，關鍵的問題是光纖激光器技術與其它固態電動激光器的成熟度比較。陸軍試驗的6萬瓦激光器系統，將洛馬公司的激光器技術推進到了TRL6，是否能夠達到TRL7，則取決于如何試驗該系統和系統能否進行戰術交戰。競爭仍在繼續。

禿鷲007

期待~~

laodongbeiren

普通鏡子對激光的反射能導致激光失效么？

mrplplplpl

好吧，我只想要把星球大戰里的激光劍

樂水623

感覺很厲害的樣子